煤礦綠色開采技術研究與應用

張振南 陳旭 劉冬強

摘 要：近年來，隨著我國對環境保護意識的不斷加強和可持續發展的需要，發展新型的能源環保技術已成為國家戰略。煤炭作為我國的傳統支柱能源依然占有重要地位，傳統的煤炭開采技術存在著影響環境、破壞生態資源、污染空氣等諸多問題，因此，發展綠色采煤技術有著非常重要的意義。本文分析了煤礦綠色開采技術的主要內涵和特點，并分析研究了幾種綠色開采技術在實際中的應用。

關鍵詞：煤礦;綠色開采技術;應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.092

1 引言

煤炭一直是我國能源結構中非常重要的組成部分，盡管近年來新能源和其他清潔能源發展迅速，煤炭消耗占能源消耗比重在不斷下降，但依然在60%以上，由此可見，煤炭依然將長期作為我國的能源的重要來源。但煤炭的開采和應用始終伴隨著環境污染問題，從實際情況來看，傳統粗放式的開采方式對環境影響和生態破壞較為嚴重，主要有以下幾個方面：開采過程中的產生的沙土和揚塵污染了大氣;大量占用周邊土地，破壞土壤;過度的開采破壞了地下水資源，造成水體污染。因此，傳統的煤礦開采技術無法滿足人們對環境保護的要求，以及科學發展的國家戰略，在這種大背景下，發展煤礦綠色開采產業，研究更清潔環保的煤炭開采技術有非常重要的經濟價值和社會意義。煤礦綠色開采技術的應用，將為我國實現健康的可持續發展奠定堅實的基礎。

2 煤礦綠色開采技術的內涵分析

2.1 綠色開采技術的概念

綠色開采技術是指煤礦的開采過程中，必須遵守資源開采與環境保護相協調原則，堅持可持續發展道路，把開采行為對環境的污染和生態的破壞降到最低。在取得經濟效益的同時，取得環境效益和社會效益，在經濟發展和環境保護的矛盾中找到最佳的平衡收益點。綠色開采技術倡導安全、經濟、環保的原則，提倡以人為本，積極促進建立環保型、節約型社會。

煤炭的開采的最主要影響是采礦活動會對周邊的巖石層造成移動和破壞，引起周圍地壓、力場、水體發生較強變化，對附近的生態影響較大。當前，綠色開采理論依據主要包括關鍵層理論，巖層移動規律，水體和瓦斯在巖縫中流動規律，巖層應力場分布理論和巖層控制技術等。

2.2 綠色開采技術的特點

與傳統粗放型開采技術不同，綠色開采技術主要有以下的特點：

（1）將開采中產生的矸石和廢土進行循環利用，如應用到建筑領域，將開采廢料做資源化處理，這種方式減少了土地資源的破壞，對資源形成循環利用。

（2）開采時保護水資源免受污染，利用新型的開采技術來保證礦區地下水的正常循環和流動。

（3）對開采廢氣進行有效處理，利用混合氣體分離技術，將一些酸性氣體進行回收處理后再排放，降低對大氣環境的污染，避免出現酸雨等災害，保護了煤礦周邊的生態環境。

（4）對瓦斯的進行處理和利用，瓦斯是煤炭開采過程中的重要副產物，具有易燃易爆特性，并能對環境造成污染。綠色開采技術將會對極大降低瓦斯帶來的安全隱患，并對瓦斯加以收集、利用，實現利益的經濟利益和環境保護的最大化。

3 主要的綠色開采技術應用分析

3.1 保水開采

保水開采是指在煤炭開采過程中，要重點保護周邊水資源免受破壞和污染。特別是在我國西部地區，煤炭資源較為豐富，但水資源嚴重匱乏，如山西，甘肅，陜西，內蒙古等地區。因此，在這一區域應重點開展保水開采技術的研究與應用，以減少對水資源的破壞。關鍵層理論認為，煤礦開采活動改變了水體徑流，巖層中關鍵層斷裂會形成地下水的下降漏斗，導致地下水快速流失，嚴重破壞水體資源，解決此問題通常采用地面注漿措施，但目前該技術尚未成熟，應用難度較大，還需要進行更深入具體的研究和實驗。

3.2 填充開采

填充開采技術的主要目標是解決矸石堆問題和采空區地面沉降問題。填充開采將開采出的煤矸石、沙土、粉煤灰等廢棄物填充到采空區，控制地面的塌陷和沉降，同時減少了污染廢棄物無處堆放占用大量土地的問題。目前應用效果良好的填充開采技術有矸石填充和膏狀填充。矸石填充能有效解決煤礦矸石大量堆放問題，提高回采率，減少固體垃圾廢棄物，但采煤成本會有一定程度的上升。膏狀填充是將固體廢棄物制作成膏狀物流體，通過重力作用或壓力泵將膏體通過管道運送到煤礦采空區域。這種技術的實際應用案例有河南鑫珠春煤礦、山東太平煤礦等礦區。充填開采技術為解決 “三下”壓煤和環境污染問題起到了積極的作用，但技術上依然要繼續完善和創新，并且應積極推廣該項綠色開采技術的應用。

3.3 煤與瓦斯共采

瓦斯又稱煤層氣，是植物在成煤過程中產生的大量氣體，保存在煤層的縫隙和空隙中，在煤炭開采過程中，瓦斯會從縫隙中大量溢出，形成安全隱患。但瓦斯作為烷烴類氣體，又是一種寶貴的清潔能源，在采煤過程中，同時開采瓦斯具有明顯的經濟意義。因此，煤與瓦斯共采技術不但能解決瓦斯隱患，同時將其變為資源加以利用，具有非常重要的意義和價值。煤與瓦斯的共采的理論依據是裂縫分布規律和瓦斯移動規律，關鍵技術是增強煤層透氣性和優化瓦斯抽采工藝，特別是高瓦斯煤層，需要在實踐中進行技術優化和升級，提高瓦斯的抽采率，使該項技術越來越成熟完善，并進行廣泛的推廣應用。

3.4 煤炭氣化開采

氣化開采技術是一種較為新型的綠色開采技術，是指將煤炭在地下通過化學反應轉化為氣體，再將氣體抽采出地面的技術。該項技術的主要優點是降低了工人的勞動強度，提高了采礦的安全性，同時降低了傳統采煤技術對土地的破壞，但此項技術正處于起步階段，尚未廣泛推廣應用。此技術主要存在的問題是可燃氣體能量密度較低，氣化生成物摻雜有毒有害成分較多等，需要進一步的研究和實驗，才能使該項技術進入實際應用領域。

4 結論

隨著我國人們對健康生活和美麗家園的向往，煤礦的綠色開采技術已經成為能源發展的必然，綠色開采技術的不斷發展和推廣應用使煤炭的開采更為高效、清潔、節約，符合全球可持續發展戰略，為我國能源安全提供了強有力的保障，具有深遠而廣泛的社會價值和意義。

參考文獻：

[1]江成玉，李春輝.瓦斯綠色開采技術的實現及其資源化[J].潔凈煤技術，2010，16（04）：1-3.

[2]錢嗚高，許家林，繆協興.煤礦綠色開采技術[J].中國礦業大學學報，2003，32（04）：343-348.